Question

【題目】硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）在95 ℃“溶侵”硼鎂礦粉，產生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為_________。

（2）“濾渣1”的主要成分有_________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學試劑是_________。

（3）根據H3BO3的解離反應：H3BO3+H2OH++B(OH)4，Ka=5.81×1010，可判斷H3BO3是_______酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節至3.5，目的是_______________。

（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為__________，母液經加熱后可返回___________工序循環使用。由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是_________。

Answer 1

【答案】NH3+NH4HCO3＝(NH4)2CO3 Fe2O3、Al2O3、SiO2 KSCN 一元弱 轉化為H3BO3，促進析出 2Mg2++2H2O+3CO32－＝Mg(OH)2MgCO3↓+2HCO3－（或2Mg2++H2O+2CO32－＝Mg(OH)2MgCO3↓+CO2↑） 溶浸 高溫焙燒

【解析】

（1）根據流程圖知硼鎂礦粉中加入硫酸銨溶液產生的氣體為氨氣，用碳酸氫銨溶液吸收，反應方程式為：NH3+NH4HCO3=(NH4)2CO3;

（2）濾渣I為不與硫酸銨溶液反應的Fe2O3、Al2O3、SiO2;檢驗Fe3+,可選用的化學試劑為KSCN；

（3）由硼酸的離解方程式知，硼酸在水溶液中是通過與水分子的配位作用產生氫離子，而三價硼原子最多只能再形成一個配位鍵，且硼酸不能完全解離，所以硼酸為一元弱酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節至3.5，目的是將B(OH)4轉化為H3BO3，并促進H3BO3析出；

（4）沉鎂過程中用碳酸銨溶液與Mg2+反應生成Mg(OH)2MgCO3，沉鎂過程的離子反應為：2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg(OH)2MgCO3↓+2HCO3-；母液加熱分解后生成硫酸銨溶液，可以返回“溶浸”工序循環使用；堿式碳酸鎂不穩定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是高溫焙燒。